JP2009256484A - Method for producing hard polyurethane foam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低密度で、優れた施工性や寸法安定性、難燃性を有する硬質ポリウレタンフォームの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a rigid polyurethane foam having low density and excellent workability, dimensional stability, and flame retardancy.
硬質ポリウレタンフォームは、断熱性、成形性等に優れ、住宅、冷蔵倉庫等の断熱材や構造材として広く利用されている。
現在、この硬質ポリウレタンフォームの製造に際し、発泡剤として、水とポリイソシアネートとの反応により発生する二酸化炭素を利用する方法が一般的となっている。
Rigid polyurethane foam is excellent in heat insulation, moldability and the like, and is widely used as a heat insulating material and a structural material for houses, refrigerated warehouses and the like.
At present, in the production of this rigid polyurethane foam, a method of utilizing carbon dioxide generated by the reaction of water and polyisocyanate as a foaming agent is common.
しかし、このような二酸化炭素のみを使用して硬質ポリウレタンフォームを製造した場合、フォーム中に形成された気泡(セル)中の二酸化炭素が気泡外へ拡散する速度が、気泡中に流入する空気の速度よりも速いため、気泡の内圧が低くなり、気泡が収縮しやすくなる等の欠点がある。 However, when a rigid polyurethane foam is produced using only such carbon dioxide, the rate at which carbon dioxide in the bubbles (cells) formed in the foam diffuses out of the bubbles is the speed of the air flowing into the bubbles. Since it is faster than the speed, there is a drawback that the internal pressure of the bubble is lowered and the bubble is easily contracted.
この問題を解決するため、先に、本発明者は、従来の水とポリイソシアネートとの反応により発生する二酸化炭素に加えて、超臨界状態、亜臨界状態又は液体状態の二酸化炭素を発泡剤として併用することで、セル形状を球形に近づけ寸法安定性を向上させる技術を提案している(特許文献1参照)。
そして、良好な施工性を得るために、触媒として鉛などの重金属系触媒が使用されてきたが(特許文献1参照)、この触媒は、環境・人体への影響からその使用を制限することが望まれつつある。
In order to solve this problem, the present inventor previously used carbon dioxide in a supercritical state, subcritical state, or liquid state as a blowing agent in addition to carbon dioxide generated by the reaction of conventional water and polyisocyanate. A technique of improving the dimensional stability by bringing the cell shape closer to a sphere by using the combination is proposed (see Patent Document 1).
In order to obtain good workability, heavy metal catalysts such as lead have been used as a catalyst (see Patent Document 1). However, the use of this catalyst may be limited due to its influence on the environment and human body. It is being desired.
一方で、スプレー工法(ポリイソシアネート成分とポリオール成分を発泡機により混合し、施工対象に吹き付けて硬質ポリウレタンフォームを得る工法)において、コンクリートや合板などの施工対象物に吹き付けた際に、該施工対象物の横方向にはみ出す(いわゆる「横のび」)問題があった。そして、横のびがあると、形成された断熱層の厚みが不均一となり、切削仕上げが必要であった。
また、このスプレー工法において、吹き付けてから所定厚みに吹き付けられているかを確認する作業があるが、その際フォーム表面にベタつきが有ると厚みを測定するのが困難になるという問題があった。
In addition, in this spray method, there is an operation of confirming whether or not a predetermined thickness is applied after spraying, but there is a problem that it is difficult to measure the thickness if the foam surface is sticky.
本発明は、以上の諸点を考慮し、鉛などの重金属系触媒を用いることなく、低密度で、優れた施工性や寸法安定性、難燃性を有する硬質ポリウレタンフォームの製造方法を提供することを課題とする。 In consideration of the above points, the present invention provides a method for producing a rigid polyurethane foam having a low density, excellent workability, dimensional stability, and flame retardancy without using a heavy metal catalyst such as lead. Is an issue.
本発明者らは、上記の課題を解決するために検討を行った結果、
硬質ポリウレタンフォームを製造するに際し、触媒として特定の3種を組み合わせることにより、重金属系触媒を用いなくとも、ウレタン化と三量化(イソシアヌレート化)との両反応が十分にかつバランスよく促進され、優れた施工性や寸法安定性、難燃性などの特性をもつ硬質ポリウレタンフォームが得られることを見出した。
As a result of studies to solve the above problems, the present inventors have
In the production of rigid polyurethane foam, by combining three specific types of catalysts, both urethanization and trimerization (isocyanuration) are promoted sufficiently and well-balanced without using a heavy metal catalyst. It has been found that a rigid polyurethane foam having excellent workability, dimensional stability and flame retardancy can be obtained.
本発明は、このような知見の下でなし得たものであり、以下を要旨とする。
(1)発泡剤として、水とポリイソシアネート成分との反応により発生する二酸化炭素と、超臨界状態、亜臨界状態、液体状態の少なくとも1つの状態の二酸化炭素とを併用することにより、かつポリイソシアネート成分とポリオール成分の混合前において前記水と液体状態の二酸化炭素とを前記ポリオール成分に加えることにより硬質ポリウレタンフォームを製造する方法であって、
前記ポリオール成分中に、触媒として、少なくとも、(i)トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン、(ii)トリエチレンジアミン、および(iii)カルボン酸のアルカリ金属塩の3種が含有されていることを特徴とする硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
(2)ポリオール成分中のポリオール100重量部に対して、(i)トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジンが2〜5重量部、(ii)トリエチレンジアミンが2〜7重量部、(iii)カルボン酸のアルカリ金属塩が2〜5重量部含有されていることを特徴とする前記(1)に記載の硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
The present invention has been achieved under such knowledge, and the gist thereof is as follows.
(1) As a blowing agent, by using together carbon dioxide generated by the reaction of water and a polyisocyanate component and carbon dioxide in at least one of a supercritical state, a subcritical state, and a liquid state, and polyisocyanate A method for producing a rigid polyurethane foam by adding water and carbon dioxide in a liquid state to the polyol component before mixing the component and the polyol component,
In the polyol component, at least three kinds of (i) tris (dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine, (ii) triethylenediamine, and (iii) alkali metal salt of carboxylic acid are contained as a catalyst. A method for producing a rigid polyurethane foam, characterized in that:
(2) 2 to 5 parts by weight of tris (dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine, (ii) 2 to 7 parts by weight of triethylenediamine, based on 100 parts by weight of polyol in the polyol component, (iii) 2) The alkali metal salt of carboxylic acid is contained in an amount of 2 to 5 parts by weight. The method for producing a rigid polyurethane foam as described in (1) above.
本発明の製造方法によれば、鉛などの重金属系触媒を使用しないため、環境・人体への影響がなく、しかも、優れた施工性や寸法安定性、難燃性を有するため、建材用途などに好適な硬質ポリウレタンフォームを得ることができる。
そして、本発明の製造方法による硬質ポリウレタンフォームは、施工性が非常に良好であるため、特に、スプレー工法において施工対象物に吹き付けた際に、横のびが発生しにくく、平滑性にも優れ、かつ硬化性にも優れたフォームを得ることが出来、産業上の利用価値は極めて大きい。
なお、本発明の製造方法は、スプレー工法以外にも連続的にフォームを生産する方法にも適用出来る。
According to the production method of the present invention, since no heavy metal catalyst such as lead is used, there is no influence on the environment and the human body, and since it has excellent workability, dimensional stability, and flame retardancy, it is used for building materials, etc. A rigid polyurethane foam suitable for the above can be obtained.
And, since the hard polyurethane foam by the production method of the present invention has very good workability, it is particularly difficult to cause lateral spread when sprayed onto a construction object in the spray method, and has excellent smoothness. In addition, a foam having excellent curability can be obtained, and the industrial utility value is extremely large.
In addition, the manufacturing method of this invention is applicable also to the method of producing a foam continuously besides the spray method.
また、本発明の製造方法による硬質ポリウレタンフォームは、発熱性試験による難燃材料に合格しやすい。 Moreover, the rigid polyurethane foam by the manufacturing method of this invention is easy to pass the flame-retardant material by an exothermic test.
本発明の製造方法においては、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との混合を良好にし、発泡セルを均一で細かいものとするために、発泡剤として、水とポリイソシアネート成分との反応により発生する二酸化炭素と、超臨界状態、亜臨界状態、液体状態の少なくとも1つの状態の二酸化炭素とを併用することが必須要件であり、この水と液体状態の二酸化炭素とは、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを混合させる前に、ポリオール成分に加えられる。
このような製造条件を前提とし、本発明では、ポリオール成分中に、触媒として、少なくとも、(i)トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン、(ii)トリエチレンジアミン、および(iii)カルボン酸のアルカリ金属塩の3種が含有されていることが重要である。
In the production method of the present invention, in order to improve the mixing of the polyisocyanate component and the polyol component and to make the foamed cells uniform and fine, carbon dioxide generated by the reaction of water and the polyisocyanate component is used as a foaming agent. And carbon dioxide in at least one of a supercritical state, a subcritical state, and a liquid state are indispensable requirements. This water and carbon dioxide in a liquid state include a polyisocyanate component and a polyol component. Before mixing, it is added to the polyol component.
Based on such production conditions, in the present invention, at least (i) tris (dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine, (ii) triethylenediamine, and (iii) carboxylic acid is used as a catalyst in the polyol component. It is important that three kinds of alkali metal salts are contained.
本発明の製造方法で用いる装置については、予めポリオール成分中に、少なくとも上記(i)〜(iii)の3種からなる触媒が含有され、かつ、ポリオール成分への水と液体状態の二酸化炭素との添加時期をポリイソシアネート成分とポリオール成分の混合前に設定することが必要であり、例えば、図1に示されるような装置を用いることができる。 About the apparatus used with the manufacturing method of this invention, the catalyst which consists of at least 3 types of said (i)-(iii) is previously contained in a polyol component, and the water and the carbon dioxide of a liquid state to a polyol component are included. It is necessary to set the addition time before mixing the polyisocyanate component and the polyol component. For example, an apparatus as shown in FIG. 1 can be used.
図1において、ポリイソシアネート成分1は、タンク2から配管4を介して接続された計量ポンプ3で計量され、設定温度に加温するためのヒーター部18、加温ホース19を経て、ミキシングヘッド5に移送される。一方、ポリオール成分11は、タンク12から配管13を介して接続された計量ポンプ14で計量され、設定温度に加温するためのヒーター部10、加温ホース9を経て、ミキシングヘッド5に移送される。
水貯蔵タンク15の水は、各ポンプと連動して動作する計量ポンプ16によって計量され、配管13に接続した配管17を通ってポリオール成分に投入され、ミキシングヘッド5に至る流路で移送中のポリオール成分中に混合される。
二酸化炭素ボンベ6の二酸化炭素は、各ポンプと連動して動作する計量ポンプ7によって計量され、配管13に接続した配管8を通ってポリオール成分に投入され、ミキシングヘッド5に至る流路で移送中のポリオール成分中に混合される。
このとき、二酸化炭素及び水の投入位置からミキシングヘッドまでの間にスタテックミキサーを設けることで、混合効率をより高めてもよい。
ミキシングヘッド5内で、ポリイソシアネート成分と(二酸化炭素及び水が混合された)ポリオール成分とが衝突混合されて大気中に液状或いは泡状のミストで噴出され、その後反応硬化して硬質ポリウレタンフォームが形成される。
In FIG. 1, the
Water in the
Carbon dioxide in the
At this time, the mixing efficiency may be further increased by providing a static mixer between the input position of carbon dioxide and water and the mixing head.
In the
このような製造方法において、本発明では、ポリオール成分中に添加される触媒として、少なくとも、(i)トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン、(ii)トリエチレンジアミン、および(iii)カルボン酸のアルカリ金属塩の3種類を使用する。
この3種の触媒の合計添加量は、ポリオール成分100重量部に対して、6〜17重量部が好ましい。
この3種の触媒の合計量が、少なすぎると、ウレタン化とイソシアヌレート化との両反応が十分に促進されず、所望の施工性や硬化性、および難燃性などが得られ難い。一方、多すぎると、発泡方向にのびた異方性のあるセル形状となるため発泡方向に対して垂直方向の強度が弱くなり、収縮変形するため寸法安定性が非常に悪くなり易い。
In such a production method, in the present invention, at least (i) tris (dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine, (ii) triethylenediamine, and (iii) carboxylic acid are used as the catalyst added to the polyol component. Three types of alkali metal salts are used.
The total addition amount of the three kinds of catalysts is preferably 6 to 17 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol component.
If the total amount of these three kinds of catalysts is too small, both the urethanization and the isocyanurate reaction are not sufficiently promoted, and it is difficult to obtain desired workability, curability and flame retardancy. On the other hand, if the amount is too large, the cell shape has an anisotropy extending in the foaming direction, so that the strength in the direction perpendicular to the foaming direction is weakened, and the dimensional stability tends to be very poor because of shrinkage deformation.
本発明では、ポリオール成分中のポリオール100重量部に対して、(i)トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジンが2〜5重量部、(ii)トリエチレンジアミンが2〜7重量部、(iii)カルボン酸のアルカリ金属塩が2〜5重量部含有されていることが好ましい。
(i)トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジンは、ウレタンフォームの硬化性を高める(発泡後のフォーム表面のベタつきを防ぐ)効果が大きく、2重量部未満では硬化性が劣り、5重量部を超えるとセル形状に異方性が生じ収縮変形するため寸法安定性が悪くなる。
(ii)トリエチレンジアミンは、ウレタン化反応を促進することでライズタイムの短縮化に貢献し、2重量部未満では横のびが生ずるなど施工性や平滑性が劣るものとなり、7重量部を超えるとセル形状に異方性が生じ収縮変形するため寸法安定性が悪くなる。
(iii)カルボン酸のアルカリ金属塩としては、オクチル酸カリウム、酢酸カリウムを1種または2種以上を用いることができ、イソシアヌレート化反応を促進し難燃性を向上する効果が大きく、2重量部未満では難燃性が劣り、5重量部を超えるとセル形状に異方性が生じ収縮変形するため寸法安定性が悪くなる。
In the present invention, (i) 2 to 5 parts by weight of tris (dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine, (ii) 2 to 7 parts by weight of triethylenediamine, based on 100 parts by weight of polyol in the polyol component, iii) It is preferable that 2-5 weight part of alkali metal salts of carboxylic acid are contained.
(I) Tris (dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine is highly effective in enhancing the curability of the urethane foam (prevents stickiness of the foam surface after foaming), and if less than 2 parts by weight, the curability is inferior. If it exceeds the portion, anisotropy occurs in the cell shape and shrinkage deformation occurs, so that the dimensional stability is deteriorated.
(Ii) Triethylenediamine contributes to shortening the rise time by accelerating the urethanization reaction, and if it is less than 2 parts by weight, the workability and smoothness are inferior, such as lateral spread, and if it exceeds 7 parts by weight Anisotropy occurs in the cell shape and shrinkage deformation causes dimensional stability to deteriorate.
(Iii) As the alkali metal salt of carboxylic acid, one or two or more kinds of potassium octylate and potassium acetate can be used, and the effect of promoting the isocyanuration reaction and improving the flame retardancy is large, and 2 weight When the amount is less than 5 parts by weight, the flame retardancy is inferior. When the amount exceeds 5 parts by weight, anisotropy occurs in the cell shape and shrinkage deformation occurs, resulting in poor dimensional stability.
なお、本発明では、触媒として、上記3種の化合物のみを用いてもよいし、用途に応じて、他の触媒を併用してもよい。
併用し得る他の触媒としては、例えば、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、テトラメチルアルキレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、1,2−ジメチルイミダゾール、ペンタメチルジエチレントリアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル等のアミン系触媒が挙げられ、これらは触媒は単独でもよいし、複数の触媒を組み合わせて使用することも可能である。
In the present invention, as the catalyst, only the above three kinds of compounds may be used, or other catalysts may be used in combination depending on the application.
Examples of other catalysts that can be used in combination include trimethylaminoethylethanolamine, tetramethylalkylenediamine, dimethylethanolamine, dimethylcyclohexylamine, 1,2-dimethylimidazole, pentamethyldiethylenetriamine, and bis (2-dimethylaminoethyl) ether. Examples of these catalysts include amine catalysts, and these catalysts may be used alone or in combination of a plurality of catalysts.
発泡剤としては、水とポリイソシアネート成分との反応により発生する二酸化炭素とともに、超臨界状態、亜臨界状態、あるいは液体状態の二酸化炭素を併用する。
超臨界状態、亜臨界状態、あるいは液体状態の二酸化炭素を併用することによって、水とポリイソシアネートとの反応により発生する二酸化炭素のみを使用した場合の欠点:例えば、
α)収縮防止のためには密度を高くする必要があり、コスト高となる、
β)逆に、密度を下げるためには多量の水が必要となり、過剰な尿素結合が生じ、得られるウレタンフォームが脆くなりやすい、
等が解消され、より優れた施工性と寸法安定性がもたらされる。
As the foaming agent, carbon dioxide generated in a reaction between water and a polyisocyanate component is used in combination with carbon dioxide in a supercritical state, a subcritical state, or a liquid state.
Disadvantages of using only carbon dioxide generated by the reaction of water and polyisocyanate by using carbon dioxide in the supercritical state, subcritical state, or liquid state in combination:
α) In order to prevent shrinkage, it is necessary to increase the density, which increases the cost.
β) On the contrary, a large amount of water is required to reduce the density, excessive urea bonds occur, and the resulting urethane foam tends to be brittle.
Etc. are eliminated, resulting in better workability and dimensional stability.
本発明において、水とともにポリオール成分中に含有させる液体状態の二酸化炭素の添加量については、製造しようとする硬質ポリウレタンフォームの密度や、ポリイシアネート成分、ポリオール成分の粘度にもよるが、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との合計に対して、0.5〜3重量%であることが好ましく、より好ましくは1〜2重量%である。 In the present invention, the amount of carbon dioxide added in the polyol component together with water depends on the density of the rigid polyurethane foam to be produced, the polyisocyanate component, and the viscosity of the polyol component. It is preferable that it is 0.5 to 3 weight% with respect to the sum total of a polyol component, More preferably, it is 1 to 2 weight%.
ポリオール成分に添加される水の量は、ポリオール成分中のポリオール100重量部に対して4〜8重量部が好ましい。
4重量部未満では発泡が不十分となって生成する硬質ポリウレタンフォームの密度が高くなり、発熱性試験による難燃材料に合格することが困難となる。また、8重量部を超えると、過剰の尿素結合が生じて、生成する硬質ポリウレタンフォームが脆くなって接着性が低下する傾向にある。
The amount of water added to the polyol component is preferably 4 to 8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol in the polyol component.
If it is less than 4 parts by weight, foaming is insufficient and the density of the hard polyurethane foam to be produced becomes high, and it becomes difficult to pass the flame retardant material by the exothermic test. On the other hand, when the amount exceeds 8 parts by weight, excessive urea bonds are formed, and the resulting rigid polyurethane foam tends to be brittle and the adhesiveness tends to decrease.
本発明においては、ポリオール成分に水と液体状態の二酸化炭素を添加し、該ポリオール成分を、ポリイソシアネート成分との混合前に、45〜50℃、6MPa以上(好ましくは7〜7.5MPa)に加熱加圧することで、液体状態の二酸化炭素を超臨界状態、亜臨界状態とすることが出来る。
図1に示すような構成の装置を使用する場合においては、ポリイソシアネート成分と、液体状態の二酸化炭素及び水が混合されたポリオール成分とを、ミキシングヘッド5に至る流路内で、上記のような温度と圧力に保持されればよく、このときの温度と圧力を上記範囲内で適宜設定することで、上記状態の二酸化炭素を適宜調製することができる。
In the present invention, water and liquid carbon dioxide are added to the polyol component, and the polyol component is heated to 45 to 50 ° C. and 6 MPa or more (preferably 7 to 7.5 MPa) before mixing with the polyisocyanate component. By heating and pressurizing, carbon dioxide in a liquid state can be brought into a supercritical state and a subcritical state.
In the case of using the apparatus configured as shown in FIG. 1, the polyisocyanate component and the polyol component in which liquid carbon dioxide and water are mixed in the flow path to the mixing
二酸化炭素は、超臨界状態あるいは亜臨界状態において、高い拡散係数を有し、硬質ポリウレタンフォームの気泡を微細にする顕著な作用を発現する。これに本発明の3種の触媒の作用が加わって、重金属系触媒を用いずとも、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応速度を促進させて施工性を向上させることができる。 Carbon dioxide has a high diffusion coefficient in the supercritical state or the subcritical state, and exhibits a remarkable effect of making the bubbles of the rigid polyurethane foam fine. The action of the three kinds of catalysts of the present invention is added to this, and the workability can be improved by accelerating the reaction rate between the polyol component and the polyisocyanate component without using a heavy metal catalyst.
なお、本発明において、「亜臨界状態の二酸化炭素」とは、圧力が二酸化炭素の臨界圧以上であり、かつ温度が臨界温度未満である液体状態の二酸化炭素、或いは圧力が二酸化炭素の臨界圧未満であり、かつ温度が臨界温度以上である液体状態の二酸化炭素、又は温度及び圧力が共に臨界点未満ではある。また、「超臨界状態の二酸化炭素」とは、圧力が二酸化炭素の臨界圧以上であり、かつ温度が臨界温度以上である二酸化炭素を指す。 In the present invention, “subcritical carbon dioxide” means carbon dioxide in a liquid state in which the pressure is not less than the critical pressure of carbon dioxide and the temperature is lower than the critical temperature, or the critical pressure of carbon dioxide. And carbon dioxide in a liquid state whose temperature is equal to or higher than the critical temperature, or both temperature and pressure are lower than the critical point. Further, “supercritical carbon dioxide” refers to carbon dioxide whose pressure is equal to or higher than the critical pressure of carbon dioxide and whose temperature is equal to or higher than the critical temperature.
本発明に使用されるポリオール成分については、芳香族ポリエステルポリオール単独でもよいし、または芳香族ポリエステルポリオールとポリエーテルポリオールとを組み合わせて使用してもよい。
芳香族ポリエステルポリオールとしては、例えば、無水フタル酸、ポリエチレンテレフタレートのスクラップ、ジメチルテレフタレートプロセス残渣等から誘導されるポリオールを挙げることができる。
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、エチレンジアミン、トリレンジアミン、トリエタノールアミン、マンニッヒ縮合物等にエチレンオキシド、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したアミノポリオールが好ましい。
The polyol component used in the present invention may be an aromatic polyester polyol alone or a combination of an aromatic polyester polyol and a polyether polyol.
Examples of aromatic polyester polyols include polyols derived from phthalic anhydride, polyethylene terephthalate scrap, dimethyl terephthalate process residues, and the like.
As the polyether polyol, for example, an amino polyol obtained by adding an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide to ethylenediamine, tolylenediamine, triethanolamine, a Mannich condensation product, or the like is preferable.
芳香族ポリエステルポリオールとポリエーテルポリオールとを組み合わせて使用する際には、ポリオール成分の合計100重量部に対して、芳香族ポリエステルポリオールを60〜90重量部、ポリエーテルポリオールを40〜10重量部含有することが好ましい。
芳香族ポリエステルポリオールの含有量が60重量部未満では、発熱性試験による難燃材料として不合格となる場合があり、90重量部を超えると、フォームの硬化が遅延する傾向が強くなる。
芳香族ポリエステルポリオールの特に好ましい含有量は、70〜80重量部である。
When an aromatic polyester polyol and a polyether polyol are used in combination, 60 to 90 parts by weight of the aromatic polyester polyol and 40 to 10 parts by weight of the polyether polyol are contained with respect to 100 parts by weight of the total polyol component. It is preferable to do.
If the content of the aromatic polyester polyol is less than 60 parts by weight, the flame retardant material in the exothermic test may fail, and if it exceeds 90 parts by weight, the tendency of the foam to be hardened is increased.
The particularly preferred content of the aromatic polyester polyol is 70 to 80 parts by weight.
本発明において使用されるポリイソシアネート成分としては、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,6−ジメチル-1,3−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジベンジルジイソシアネート、9,10−アントラセンジイソシアネート、4,3’−ジメチルー4,4’−ジフェニルジイソシアネート、キシリレンジ−ジフェニルメタンジイソシアネート等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を併用してもよい。
その使用量はNCO/OH当量比で1.0〜2.0が適当である。
Examples of the polyisocyanate component used in the present invention include polymethylene polyphenyl isocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,6-dimethyl-1, Examples include 3-phenylene diisocyanate, 4,4′-dibenzyl diisocyanate, 9,10-anthracene diisocyanate, 4,3′-dimethyl-4,4′-diphenyl diisocyanate, and xylylene diphenylmethane diisocyanate. Or two or more of them may be used in combination.
The amount used is suitably NCO / OH equivalent ratio of 1.0 to 2.0.
本発明の硬質ポリウレタンフォームの製造方法においては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系整泡剤、オルガノシロキサン等のシリコーン系整泡剤や、オキシエチレンアルキルフェノールのような相溶化剤、難燃剤、減粘剤、着色剤、安定剤等、硬質ポリウレタンフォームの製造に際して一般的に使用される添加剤を使用してもよい。 In the method for producing a rigid polyurethane foam of the present invention, for example, a polyoxyalkylene-based foam stabilizer such as polyoxyalkylene alkyl ether, a silicone-based foam stabilizer such as organosiloxane, a compatibilizer such as oxyethylene alkylphenol, Additives commonly used in the production of rigid polyurethane foams such as flame retardants, thickeners, colorants, stabilizers, etc. may be used.
難燃剤としては、例えば、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリスクロロプロピルホスフェート等の燐酸エステルであり、その添加量はポリオール100重量部に対して20〜40重量部が好ましい。
20重量部未満では、発熱性試験による難燃材料に不合格となる場合がある。燐酸エステル等は、ウレタン樹脂に可塑性を付与するために水を発泡剤とする硬質ポリウレタンフォームの欠点である脆性を改良し接着を向上させる効果を有するが、40重量部を超えると、過度の可塑化によって、強度が低下しやすい。
Examples of the flame retardant include phosphoric esters such as trimethyl phosphate, triethyl phosphate, trischloropropyl phosphate, and the addition amount is preferably 20 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol.
If it is less than 20 parts by weight, the flame retardant material by the exothermic test may be rejected. Phosphoric acid esters and the like have the effect of improving brittleness, which is a drawback of rigid polyurethane foams that use water as a foaming agent in order to impart plasticity to the urethane resin, and improving adhesion. The strength tends to decrease due to the conversion.
以上の製造方法により得られる硬質ポリウレタンフォームは、独立気泡率が70〜80%程度、透湿係数が厚さ25mmにおいて360ng/(m2.S.Pa)以下であることが好ましい。
また、本発明の製造方法により得られる硬質ポリウレタンフォームの密度は20〜40kg/m3であることが好ましい。このような低密度であるため、製品として経済的である。
The rigid polyurethane foam obtained by the above production method preferably has a closed cell ratio of about 70 to 80% and a moisture permeability coefficient of 360 ng / (m 2 · S.Pa) or less at a thickness of 25 mm.
Moreover, it is preferable that the density of the rigid polyurethane foam obtained by the manufacturing method of this invention is 20-40 kg / m < 3 >. Such a low density is economical as a product.
実施例1〜7、比較例1〜6
(使用原料)
・ポリイソシアネート:ポリメチレンポリフェニルイソシアネート(NCO含量30%)
・ポリオールA:ポリエチレンテレフタレート系ポリエステルポリオール(水酸基価110)
・ポリオールB:マンニッヒ系ポリエーテルポリオール(水酸基価315)
・整泡剤:シリコーン系整泡剤(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名“L-5420”)
・触媒(i):トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン(エアプロダクツ(株)製 商品名“ポリキャット41”)
・触媒(ii):トリエチレンジアミン(東ソー(株)製 商品名“TEDA−L33”)
・触媒(iii):オクチル酸カリウム(ペルロン(株)製 商品名“P−9540”)
・難燃剤:トリスクロロプロピルホスフェート(大八化学(株)製 商品名“TMCPP”)
・減粘剤:プロピレンカーボネート(旭硝子(株)製 商品名“PC1000”)
Examples 1-7, Comparative Examples 1-6
(Raw materials used)
・ Polyisocyanate: Polymethylene polyphenyl isocyanate (NCO content 30%)
Polyol A: Polyethylene terephthalate polyester polyol (hydroxyl value 110)
Polyol B: Mannich polyether polyol (hydroxyl value 315)
・ Foam stabilizer: Silicone foam stabilizer (trade name “L-5420” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.)
Catalyst (i): Tris (dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine (trade name “Polycat 41” manufactured by Air Products Co., Ltd.)
Catalyst (ii): Triethylenediamine (trade name “TEDA-L33” manufactured by Tosoh Corporation)
Catalyst (iii): Potassium octylate (trade name “P-9540” manufactured by Perlon Co., Ltd.)
Flame retardant: Trischloropropyl phosphate (trade name “TMCPP” manufactured by Daihachi Chemical Co., Ltd.)
・ Thickener: Propylene carbonate (trade name “PC1000” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.)
表1に記載の配合処方にしたがい、図1に示す装置としてグラコ社製モデルFF1600発泡機を用いて、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを混合し、厚さ12mmの合板とケイカル板にスプレー発泡して硬質ポリウレタンフォームを得た。
この時のポリオール成分とイソシアネート成分の加温ホース9,19内での温度と圧力は、それぞれ50℃、7MPaとした。
In accordance with the formulation shown in Table 1, a polyol component and a polyisocyanate component are mixed using a Graco model FF1600 foaming machine as the apparatus shown in FIG. 1, and spray foamed onto a 12 mm thick plywood and a calcium carbonate board. To obtain a rigid polyurethane foam.
At this time, the temperature and pressure in the
得られた各フォームについて、施工性(「横のび」と「硬化性」)、密度(kg/m3)、独立気泡率(%)、透湿係数ng/(m2.S.Pa)、寸法安定性、難燃性を測定し、その結果を併せて表1に示す。 About each obtained foam, workability ("horizontal spread" and "curability"), density (kg / m < 3 >), closed cell rate (%), moisture permeability coefficient ng / (m < 2 > .S.Pa), Dimensional stability and flame retardancy were measured, and the results are shown in Table 1.
施工性(「横のび」と「硬化性」)に関しては、スプレー発泡時に観察した。
・施工性(横のび)は、ベニヤ板に吹き付けた場合、ベニヤ板の四方ともフォームのはみ出しがなければ横のびが無しとし「○」、フォームのはみ出しが20mm未満の場合「△」、フォームのはみ出しが20mm以上の場合を「×」とした。
・施工性(硬化性)は、ベニヤ板に吹き付けてから10秒後において、フォーム表面にベタつきが無かったものを「○」、ベタつきが有ったものを「×」とした。
Workability ("horizontal spread" and "curability") was observed during spray foaming.
・ As for workability (horizontal spread), when sprayed onto a plywood board, if there is no protrusion of the foam on all sides of the plywood board, there will be no horizontal spread, and if the foam protrusion is less than 20 mm, “△”, the foam will protrude. The case of 20 mm or more was designated as “x”.
-As for workability (curability), 10 seconds after spraying on a plywood board, “O” indicates that the foam surface is not sticky, and “X” indicates that the foam surface is sticky.
密度、独立気泡率、透湿係数、寸法安定性、難燃性に関しては、下記方法に従って厚さ30mmにスプレー発泡した硬質ポリウレタンフォームについて測定した。
・密度(kg/m3)は、70mmx70mmx20mmの試験片を計量することにより測定した。
・独立気泡率(%)は、ASTM D2856に基づいて測定を行った。
・透湿係数(ng/(m2.S.Pa))は、JIS Z0208に基づいて測定を行った。
The density, closed cell ratio, moisture permeability coefficient, dimensional stability, and flame retardancy were measured for a rigid polyurethane foam spray foamed to a thickness of 30 mm according to the following method.
The density (kg / m 3 ) was measured by weighing a test piece of 70 mm × 70 mm × 20 mm.
-The closed cell ratio (%) was measured based on ASTM D2856.
The moisture permeability coefficient (ng / (m 2 .S.Pa)) was measured based on JIS Z0208.
・高温時の寸法安定性は、70mmx70mmx20mmの試験片を100℃、48時間放置した後、変形の有無を調べ、変形無しを「○」、変形有りを「×」とした。
・低温時の寸法安定性は、70mmx70mmx20mmの試験片を−20℃、48時間放置した後、変形の有無を調べ、変形無しを「○」、変形有りを「×」とした。
・難燃性は、厚さ12mmのケイカル板に厚さ30mmにスプレー発泡した後、フォーム厚み20mmにカットした試験体で発熱性試験を行い、合否の判断を行った。
-As for dimensional stability at high temperature, after leaving a test piece of 70 mm × 70 mm × 20 mm at 100 ° C. for 48 hours, the presence or absence of deformation was examined.
-As for dimensional stability at low temperature, after leaving a test piece of 70 mm × 70 mm × 20 mm at −20 ° C. for 48 hours, the presence or absence of deformation was examined.
-For flame retardancy, a heat release test was conducted on a test piece cut to a foam thickness of 20 mm after spray foaming to a thickness of 30 mm on a 12 mm thick calcium plate, and a pass / fail judgment was made.
1 ポリイソシアネート成分 2 ポリイソシアネート成分タンク
3 ポンプ 4 配管
5 ミキシングヘッド 6 液体状態の二酸化炭素ボンベ
7 計量ポンプ 8 配管
9 加温ホース 10 ヒーター
11 ポリオール成分 12 ポリオール成分タンク
13 配管 14 計量ポンプ
15 水貯蔵タンク 16 計量ポンプ
17 配管 18 ヒーター
19 加温ホース
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ポリオール成分中に、触媒として、少なくとも、(i)トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン、(ii)トリエチレンジアミン、および(iii)カルボン酸のアルカリ金属塩の3種が含有されていることを特徴とする硬質ポリウレタンフォームの製造方法。 By using, as a blowing agent, carbon dioxide generated by the reaction of water and a polyisocyanate component and carbon dioxide in at least one of a supercritical state, a subcritical state, and a liquid state, and a polyisocyanate component and a polyol A method of producing a rigid polyurethane foam by adding the water and liquid carbon dioxide to the polyol component before mixing the components,
In the polyol component, at least three kinds of (i) tris (dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine, (ii) triethylenediamine, and (iii) alkali metal salt of carboxylic acid are contained as a catalyst. A method for producing a rigid polyurethane foam, characterized in that:
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